Nova pesquisa desmente teoria antiga sobre calmaria, uma região equatorial de vento fraco que deixou marinheiros presos por séculos

Durante a Era da Vela, os marinheiros que navegavam pelos ventos alísios além do equador temiam ficar presos nas calmarias, uma região meteorologicamente distinta nos trópicos profundos. Por pelo menos um século, os cientistas pensaram que a falta de vento nas calmarias era causada por massas de ar convergentes e ascendentes. Agora, uma nova pesquisa sugere que o oposto pode ser verdade.

“A ideia do que causa a calmaria veio de uma época em que não sabíamos muito sobre como o ar realmente se move nos trópicos”, disse Julia Windmiller, cientista atmosférica do Instituto Max Planck de Meteorologia e autora do estudo. “Nós nos esquecemos da calmaria a tal ponto que ninguém se deu ao trabalho de pensar novamente sobre esse argumento original.”

Em vez disso, Windmiller propõe que velocidades de vento baixas ou nulas ao longo das calmarias são criadas por grandes áreas de ar descendente que divergem na superfície, criando dias claros e sem vento. A pesquisa desafia a explicação convencional para o fenômeno tropical e oceânico que deixou marinheiros encalhados, inspirou poetas e em grande parte escapou da literatura científica.

Tradicionalmente, áreas de vento baixo ou nenhum ao redor do equador têm sido explicadas por massas de ar convergentes e ascendentes. E enquanto essas massas de ar criam áreas de baixa pressão e vento baixo na superfície, essa teoria só pode explicar as regiões estendidas de ventos baixos da calmaria quando muitas áreas de convergência são somadas em média ao longo de dias ou semanas.

No curto prazo, essas massas de ar convergentes não cobrem áreas grandes o suficiente para criar regiões sem vento que podem durar dias.

A pesquisa foi publicada em Cartas de Pesquisa Geofísica.

Decifrando a calmaria

A calmaria, também conhecida como Zona de Convergência Intertropical, foi nomeada por marinheiros do início do século XIX, abandonados no mar por períodos de vento fraco ou nenhum. O termo, originalmente definido como um período de desânimo ou depressão, passou a descrever a região equatorial às vezes tempestuosa, às vezes calma. A área oceânica foi até referenciada no poema de Samuel Taylor Coleridge de 1834, “The Rime of the Ancient Mariner”:

Dia após dia, dia após dia,

Ficamos presos, sem respiração nem movimento;

Tão ocioso quanto um navio pintado

Sobre um oceano pintado.

A Zona de Convergência Intertropical é geralmente caracterizada como uma região de ventos alísios convergentes e massas de ar ascendentes perto do equador. As massas de ar, aquecidas pelo calor equatorial, flutuam para cima como balões, formam nuvens e provocam tempestades sobre o equador. Elas então afundam de volta a aproximadamente 30 graus Norte e Sul do equador, completando o que é conhecido como circulação da Célula de Hadley.

Esse padrão de ar convergente e ascendente próximo ao equador tem sido tradicionalmente aceito como a causa da calmaria, já que bolsões de ventos baixos ou inexistentes são geralmente criados sob massas de ar ascendentes.

No entanto, pouca pesquisa moderna se concentrou em provar a causa raiz da calmaria. A teoria aceita da calmaria não poderia estar completamente correta, disse Windmiller, a menos que as regiões de ar ascendente fossem calculadas ao longo do tempo.

“Há essa fascinante quebra no raciocínio, porque essa circulação ascendente de ar não funciona para escalas de tempo curtas e grandes áreas de vento parado”, disse Windmiller. “Até certo ponto, porque historicamente esquecemos sobre a calmaria, essa falha na lógica nunca realmente surgiu.”

Windmiller analisou dados meteorológicos da Zona de Convergência Intertropical para o Oceano Atlântico entre 2001 e 2021 e dados de bóias que variam de 1998 a 2018 para definir as bordas da Zona de Convergência Intertropical e investigar eventos de baixa velocidade do vento na região.

Eventos de baixa velocidade do vento são caracterizados por ventos soprando a menos de três metros por segundo, ou cinco nós (a velocidade mínima necessária para velejar), por pelo menos seis horas. Windmiller examinou os dados em escalas de tempo de vários dias, horas e minuto a minuto, e considerou como os eventos de baixa velocidade do vento evoluíram ao longo do tempo.

Ela descobriu que eventos de baixa velocidade do vento coincidiam com condições climáticas claras, temperaturas do ar mais baixas e falta de precipitação, condições que indicam massas de ar descendentes divergindo na superfície em vez de massas de ar ascendentes.

Windmiller também descobriu que eventos de baixa velocidade do vento acontecem principalmente nas regiões internas da Zona de Convergência Intertropical, e que eles ocorrem em média apenas em cerca de 5% da região em um dado momento (mas podem ocorrer com frequência de até 21% do tempo no Atlântico oriental durante o verão do Hemisfério Norte). Locais de baixa velocidade do vento também variam com base na estação e na região do Oceano Atlântico.

“A maior parte do ar dentro da Zona de Convergência Intertropical está, na verdade, descendo em vez de subir”, disse Windmiller. “Não é apenas em média que temos baixas velocidades de vento nesta região, mas que temos esses momentos no tempo em que o vento simplesmente se foi em áreas muito grandes.”

Sua teoria é apoiada não apenas por evidências científicas, mas pelo próximo verso do poema de Coleridge, que descreve o famoso encalhe de um navio em uma região sem vento e sem chuva, em meio à calmaria:

Água, água, em todo lugar,

E todas as tábuas encolheram;

Água, água, em todo lugar,

Nem uma gota para beber.

Desmentindo uma velha teoria

Durante anos, Windmiller questionou outros cientistas atmosféricos sobre a calmaria: o que realmente faz com que o vento desapareça ocasionalmente ao redor do equador?

“Eles começavam a explicar essa circulação ascendente de ar, mas, conforme explicavam, muitas vezes percebiam que isso não fazia sentido”, disse Windmiller. “Eu sempre ficava surpreso — é um fenômeno tão básico, então por que não teríamos uma teoria para isso?”

Algumas questões permanecem. Windmiller não tem certeza do que causa as grandes regiões de ar descendente da Zona de Convergência Intertropical — enquanto a maior parte do ar nos trópicos está lentamente afundando, esse efeito sozinho pode não ser forte o suficiente para causar a calmaria. Outras causas possíveis, ela disse, incluem grandes sistemas convectivos que deixam correntes descendentes em seus rastros, ou gradientes de umidade que fazem o ar local esfriar e afundar.

E embora seja improvável que os marinheiros modernos fiquem presos na calmaria, entender sua verdadeira causa pode ter impactos atuais. Novos modelos climáticos de alta resolução têm dificuldade para simular regiões de baixas velocidades do vento, então entender a calmaria pode mudar as previsões do modelo de precipitação e padrões de vento.

“Não podemos mais explicar esses eventos de baixa velocidade do vento da maneira que fazíamos antes”, disse Windmiller. “Espero que isso seja algo que as pessoas vejam e leiam, e percebam que a explicação está realmente de cabeça para baixo do que tínhamos.”